ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung chất mồi (inoculum) đến quá trình lên men và sinh khí metan của chất thải hỗn hợp (phân và nước tiểu) ở điều kiện in vitro

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VIỆT HÙNG

ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ BỔ SUNG CHẤT MỒI
(INOCULUM) ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ SINH KHÍ
METAN CỦA CHẤT THẢI HỖN HỢP (PHÂN VÀ NƯỚC TIỂU)
Ở ĐIỀU KIỆN IN VITRO

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VIỆT HÙNG

ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ BỔ SUNG CHẤT MỒI
(INOCULUM) ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ SINH KHÍ
METAN CỦA CHẤT THẢI HỖN HỢP (PHÂN VÀ NƯỚC TIỂU)
Ở ĐIỀU KIỆN IN VITRO

Chuyên ngành: Chăn nuôi
Mã số: 60.62.01.05
Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Vũ Chí Cương
2. TS. Phạm Kim Đăng

HÀ NỘI, NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày… tháng… năm…
Tác giả luận văn

Nguyễn Việt Hùng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page i


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc tới thầy GS.TS. Vũ Chí Cương và TS. Phạm Kim Đăng đã tận tình hướng
dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập
và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Sinh lý – Tập tính động vật. Khoa Chăn nuôi - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận

tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ Trung tâm thực nghiệm và
Bảo tồn – Viện Chăn nuôi đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./.

Hà Nội, ngày

tháng

năm…..

Học viên

Nguyễn Việt Hùng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan .................................................................................................................i
Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii
Mục lục ...................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt.................................................................................................... v
Danh mục bảng biểu ..................................................................................................... vi
Danh mục hình ............................................................................................................vii
Trích yếu luận văn ......................................................................................................viii

Thesis abstract .............................................................................................................. ix
Phần 1 Mở đầu ........................................................................................................... 1
1.1

Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu của đề tài........................................................................................... 2

1.3

Ý nghĩa khoa học và thực tiến của đề tài .......................................................... 2

Phần 2 Tổng quan tài liệu .......................................................................................... 3
2.1

Khái niệm cơ bản về chất thải chăn nuôi .......................................................... 3

2.1.1

Chất thải chăn nuôi .......................................................................................... 3

2.1.2

Mô hình dòng chảy chất thải chăn nuôi ............................................................ 5

2.1.3

Tính chất và đặc điểm chung của từng loại chất thải chăn nuôi ........................ 6

2.2

Xử lý chất thải bằng biogas .............................................................................. 8

2.2.1

Nguyên lý của quá trình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas ........................ 8

2.2.2

Tiềm năng sinh biogas của chất thải chăn nuôi ............................................... 12

2.2.3

Ảnh hưởng của kỹ thuật biogas đến mầm bệnh ký sinh trùng và một số vi
khuẩn gây bệnh .............................................................................................. 13

2.2.4

Ưu điểm và hạn chế của xử lý chất thải chăn nuôi bằng kỹ thuật biogas ......... 14

2.2.5

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí CH4, hiệu suất sinh khí
và hiệu quả sử dụng hệ thống hầm lên men yếm khí....................................... 16

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 23
3.1

Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................. 23

3.1.1

Đối tượng: ..................................................................................................... 23

3.1.2

Địa điểm và thời gian:.................................................................................... 23

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


3.2

Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 23

3.2.1

Nội dung 1: Ảnh hưởng của việc bổ sung một số chất mồi (inoculum)phụ gia tự nhiên với các tỷ lệ khác nhau đến năng suất sinh khí trong điều
kiện in vitro ................................................................................................... 23

3.2.2

Nội dung 2 ..................................................................................................... 23

3.3

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 23

3.3.1

Phương pháp nghiên cứu cho nội dung 1: Ảnh hưởng của việc bổ sung
một số chất mồi (inoculum)-phụ gia tự nhiên với các tỷ lệ khác nhau đến
năng suất sinh khí trong điều kiện in vitro ...................................................... 23

3.3.2

Phương pháp nghiên cứu cho nội dung 2: Ảnh hưởng của việc bổ sung
một số chất mồi (inoculum)-phụ gia tự nhiên với cùng một tỷ lệ đến năng
suất sinh khí và chất lượng nước thải sau biogas trong mô hình mô phỏng
công nghệ lên men yếm khí. .......................................................................... 26

Phần 4 Kết quả và thảo luận .................................................................................... 29
4.1

Kết quả của nội dung 1 .................................................................................. 29

4.1.1

Khả năng sinh khí biogas ............................................................................... 29

4.1.2

Khả năng sinh khí metan................................................................................ 35

4.2

Kết quả của nội dung 2 .................................................................................. 39

4.2.1

Khả năng sinh khí biogas trong mô hình mô phỏng ........................................ 39

4.2.2

Khả năng sinh khí metan trong mô hình mô phỏng ........................................ 41

4.2.3

Ảnh hưởng của bổ sung một số chất mồi - phụ gia tự nhiên đến ô nhiễm
môi trường trong mô hình mô phỏng.............................................................. 43

Phần 5 Kết luận và kiến nghị ................................................................................... 51
5.1

Kết luận ......................................................................................................... 51

5.2

Kiến nghị ....................................................................................................... 51

Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 52

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

ADF
BOD
CP
CF

Xơ không tan trong môi trường axit
Nhu cầu oxi sinh học
Protein thô
Mức xơ thấp

Cs
Ca

Cộng sự
Canxi

COD
CT
CH4
CO2

Nhu cầu oxi hóa học
Công thức
Metan

Cacbonic

Coliform

Tổng số vi sinh vật yếm khí

DM

Vật chất khô của nước thải

HDPE
ME
N
N2O
NH3
NRC
NDF
NSP
P
Pr
RSD
S
SO2
THP
TCN 678-2006
TĂ
VCK
VS
VFA

Nhựa HDPE
Năng lượng trao đổi
Nitơ
Nitơ đioxit
Amoniac
Hội đồng nghiên cứu quốc gia Hoa Kỳ
Xơ không tan trong môi trường trung tính (mức xơ cao)
Đường đa phi tinh bột
Phốt pho
Protein
Độ lệch tiêu chuẩn của hiệu dư với df (sai số) = 20
Lưu huỳnh
Anhiđrit sunfurơ
Hợp chất hữu cơ
Tiêu chuẩn vệ sinh nước thải chăn nuôi
Thức ăn
Vật chất khô
Chất rắn bay hơi
Axit béo bay hơi

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Ước lượng chất thải phát sinh từ vật nuôi ..................................................... 3
Bảng 2.2 Tính chất của chất thải vật nuôi .................................................................... 4
Bảng 2.3 Nhóm vi sinh vật tham gia quá trình acetogenesis ...................................... 10

Bảng 2.4 Nhóm vi khuẩn tham gia quá trình metanogenesis ...................................... 10
Bảng 2.5 Ước tính khối lượng chất thải hàng ngày của gia súc, gia cầm ở Việt Nam ........ 12
Bảng 2.6 Hiệu suất sinh khí của chất thải chăn nuôi ................................................. 13
Bảng 2.7 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại ....................................... 22
Bảng 3.1 Tỷ lệ phối trộn phân, phụ gia và nước của các công thức thí nghiệm ........ 24
Bảng 3.2 Tỷ lệ phối trộn phân, phụ gia và nước của các công thức trong thí
nghiệm 2 .................................................................................................... 27
Bảng 4.1 Thể tích khí bigoas tích lũy và khả năng sinh khí biogas theo tỷ lệ các
chất mồi - bổ sung khác nhau ..................................................................... 29
Bảng 4.2 Thể tích khí CH4 tích lũy và khả năng sinh khí CH4 theo nồng độ các
chất mồi-bổ sung khác nhau ..................................................................... 35
Bảng 4.3 Khả năng sinh khí biogas .......................................................................... 39
Bảng 4.4 Khả năng sinh khí metan ........................................................................... 41
Bảng 4.5 Nhiệt độ nước thải trước biogas và sau biogas ........................................... 44
Bảng 4.6 pH nước thải trước biogas và sau biogas ................................................... 45
Bảng 4.7 Vật chất khô nước thải trước biogas và sau biogas ..................................... 45
Bảng 4.8 VS nước thải trước biogas và sau biogas ................................................... 46
Bảng 4.9 COD nước thải trước biogas và sau biogas ................................................. 47
Bảng 4.10 BOD nước thải trước biogas và sau biogas ................................................ 48
Bảng 4.11 N nước thải trước biogas và sau biogas ..................................................... 48
Bảng 4.12 P nước thải trước biogas và sau biogas ...................................................... 49
Bảng 4.13 Coliform nước thải trước biogas và sau biogas ......................................... 50

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1

Dòng chảy nguy cơ ô nhiễm chất thải tại một trang trại chăn nuôi điển
hình ở Việt Nam (Sommer and Jensen, 2006, unpublished data)

6

Hình 2.2

Cơ chế sinh trong lên men yếm khí chất hữu cơ

11

Hình 3.1

Tủ ấm để duy trì nhiệt độ cho mẫu trong quá trình ủ lên men yếm khí

25

Hình 3.2

Quá trình thu khí sinh học định kỳ bằng xylanh

25

Hình 3.3

Bể mô hình bằng nhựa composite

28

Hình 3.4

Đo khí bằng công tơ đo khí Gallus Flonidan

28

Hình 4.1

Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mồi đến tích lũy khí biogas

30

Hình 4.2

Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mồi đến sinh khí biogas

30

Hình 4.3

Biểu diễn sự tích lũy khí biogas ở các công thức thí nghiệm khác nhau

33

Hình 4.4

Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mồi đến tích lũy CH4

37

Hình 4.5

Ảnh hưởng của tỷ lệ chất mồi đến sinh khí CH4

37

Hình 4.6

Ảnh hưởng của chất mồi ở 6% đến sinh khí biogas trong mô hình mô
phỏng

Hình 4.7

40

Ảnh hưởng của chất mồi ở 6% đến sinh khí CH4 trong mô hình mô
phỏng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

42

Page vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Xử lý chất thải trong chăn nuôi đang là vấn đề được nhiều công trình
nghiên cứu khoa học quan tâm và nghiên cứu. Trong nghiên cứu này chúng tôi

tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung các chất mồi đến quá trình lên
men và sinh khí metan từ các chất thải phân và nước tiểu trong chăn nuôi lợn.
Thí nghiệm được tiến hành tại Trung tâm thực nghiệm và bảo tồn – Viện Chăn
nuôi quốc gia từ tháng 5/2015 đến 7/2015. Các chất mồi gồm dịch dạ cỏ; bùn ao
tươi; bùn ao khô; nước thải sau biogas; dịch dạ cỏ + bùn ao tươi, với các mức tỷ
lệ cho từng chất mồi là (2%; 4% và 6%). Kết quả thu được: Bổ sung chất mồi ở
tỷ lệ 6% sản lượng khí metan đạt kết quả cao hơn so với tỷ lệ 4% và 2%
(P<0,05). Bổ sung nước thải sau biogas cho kết quả tốt nhất sau đó lần lượt đến
các công thức bổ sung bùn ao tươi, bùn ao khô, dịch dạ cỏ và kết hợp dịch dạ cỏ
với bùn ao tươi . Bổ sung nước thải sau biogas có hiệu quả sinh khí metan cao
hơn so với các chất bổ sung khác (P<0,05). Việc bổ sung thêm chất mồi - phụ gia
tự nhiên đã giảm thiểu đáng kể nồng độ một số chất gây ô nhiễm trong chất thải
sau biogas như: BOD, COD, Coliform.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii


THESIS ABSTRACT

Waste in livestock is a matter of being more scientific study and research
interest. In this study, we studied the influence of the ratio of primer to additional
fermentation and methane gas from the waste and urine in pig production. The
experiment was conducted at the Experimental and Conservation Center - the
National Institute of Animal Husbandry from 5/2015 to 7/2015. The primer
includes rumen fluid; fresh mud of pond; dried mud of pond; wastewater of
biogas; rumen fluid + Fresh mud of pond, with the percentages for each primer
that is (2%, 4% and 6%). The results were: Additional primer at 6% methane
production results higher than the rate of 4% and 2% (P <0.05). Additional

wastewater of biogas for best results then turn to the formula supplemented fresh
mud of pond, dried mud of pond, rumen fluid and rumen fluid combined with
fresh mud of pond. Additional wastewater of biogas methane gas effectively
higher than other supplements (P <0.05). Adding primer - natural additives has
substantially reduced levels of certain pollutants in wastes of biogas such as
BOD, COD, Coliform.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ix


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Vài thập kỷ trở lại đây, các vấn đề về môi trường trở nên nóng bỏng và
được toàn thế giới quan tâm. Sinh quyển của chúng ta đang và sẽ phải gánh chịu
những hậu quả nghiêm trọng do biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường. Sự
bùng nổ dân số cùng với sự phát triển vũ bão của các ngành nghề sản xuất trên
thế giới đã dẫn tới sự quá ngưỡng tự điều chỉnh của môi trường tự nhiên và khả
năng xử lý ô nhiễm môi trường của con người. Các hiện tượng như nóng lên toàn
cầu, mực nước biển dâng, băng tan, thay đổi các dòng hải lưu và các hiện tượng
thời tiết cực đoan… đang từng ngày đe doạ sự tồn vong của loài người và toàn
thể sinh vật trên trái đất. Ngành chăn nuôi, một ngành mang lại nguồn protein
động vật quí giá cho loài người lại cũng là ngành phải chịu trách nhiệm khoảng
18% tổng lượng phát thải khí nhà kính của toàn cầu, cao hơn cả là ngành giao
thông vận tải (FAO, 2006).
Để ngành chăn nuôi vẫn phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng
về protein động vật cho con người mà vẫn không ảnh hưởng nhiều đến sự nóng lên
của trái đất, không góp phần làm tăng tốc độ biến đổi khí hậu, chất thải khí gây

hiệu ứng nhà kính từ chăn nuôi phải được quản lý khoa học hơn, bền vững hơn.
Việc quản lý chất thải gia súc không tốt sẽ là nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm môi
trường dưới dạng khí thải nhà kính, sự lây lan bệnh tật và mùi (Davidson, 2009;
Xiong et al., 2008). Hầu hết khí metan (CH4) thải ra trong chăn nuôi là từ gia súc
nhai lại thông qua quá trình lên men yếm khí ở dạ cỏ và từ phân gia súc trong điều
kiện yếm khí. Giải pháp hiệu quả nhất hiện nay để quản lý chất thải chăn nuôi là
công nghệ lên men yếm khí nhằm sản xuất khí sinh học (biogas), đồng thời làm
giảm thiểu ô nhiễm môi trường,nâng cao an toàn vệ sinh, giảm mùi hôi thối, giảm
phát thải khí nhà kính và mang lại hiệu quả kinh tế cao (Albihn and Vinnerås,
2007; Jiang et al., 2011).Tuy nhiên, những hiểu biếtcũng như việc áp dụng các
công nghệ sản xuất biogas ở Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế (Cu et al., 2012).
Việc xây dựng một cơ sở khoa học để xác định tiềm năng sản sinh biogas nhằm
giúp các nhà sản xuất có thể quản lý, kiểm soát được và sử dụng hiệu quả các công
trình khí sinh học đồng thời bảo vệ môi trường là hết sức cần thiết.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


Sản lượng khí metan cuối cùng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác nhau, vì
vậy để có thể sản xuất nhiều khí sinh học nhất từ chất thải chăn nuôi, việc nghiên
cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến quá trình tạo khí sinh học yếm khi
là vô cùng quan trọng. Để làm sáng tỏ ảnh hưởng của các chất bổ sung vào hầm
khí biogas, việc tiến hành nghiên cứu: Ảnh hưởng của tỷ lệ bổ sung chất mồi
(inoculum) đến quá trình lên men và sinh khí metan của chất thải hỗn hợp (phân
và nước tiểu) ở điều kiện in vitro, là rất cần thiết.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1 Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu thử nghiệm xử lý chất thải chăn nuôi, tạo thêm nguồn năng
lượng sạch bằng các phương pháp mới.

1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá được ảnh hưởng của các tỷ lệ bổ sung chất mồi - chất bổ sung
đến lượng khí sinh ra trong công trình khí sinh học .
- Xác định sản lượng khí metan ở quy mô phòng thí nghiệm, mô hình mô
phỏng và ước tính lượng khí metan sản xuất/đơn vị chất thải.
1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIẾN CỦA ĐỀ TÀI
- Quản lý chất thải chăn nuôi, quản lý vệ sinh môi trường.
- Khuyến cáo cho thực tiễn sản xuất khẩu phần ăn hợp lý, tạo thêm nguồn
năng lượng sạch.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI
2.1.1. Chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn nuôi là sản phẩm phụ không mong muốn của quá trình sản
xuất chăn nuôi. Thông thường lượng chất thải này có thể được được sử dụng một
cách hợp lý, nhưng với kích thước và quy mô trang trại ngày càng
tăng lên, lượng chất thải vượt quá mức có thể gây ô nhiễm môi trường. Các
loại chất thải chăn nuôi quan trọng nhất là phân động vật, nước thải, khí thải và
thức ăn dư thừa.
Tất cả chất thải từ chăn nuôi đều có chứa các hợp chất có giá trị tiềm
năng cho các hoạt động khác trong nông nghiệp và cho xã hội. Tuy nhiên, để tận
dụng tiềm năng này một cách có lợi thường gặp nhiều khó khăn. Vì vậy, trong
thực tế, người ta thường chú ý đến việc giảm lượng chất thải chăn nuôi thải vào
môi trường hơn là tận dụng chúng vào nhiều mục đích khác nhau (Conway and

Pretty, 1991).
Chất thải của vật nuôi (phân, nước tiểu) trong chăn nuôi nông nghiệp là
nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hoá
sinh học để tạo biogas. Khối lượng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tuỳ theo
từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm
ngành của từng quốc gia.
Theo số liệu thống kê của ngành nông nghiệp Ấn Độ, Nêpan,… khối lượng
phát sinh và thành phần tính chất của các loại chất thải ước tính như sau:
Bảng 2.1 Ước lượng chất thải phát sinh từ vật nuôi
Lọai vật nuôi
Trâu, bò
Lợn
Cừu
Gia cầm (gà, vịt)

Khối lượng chất thải phát
sinh (kg/ngày/1 con)

Khối lượng chất thải có khả năng
thu gom (kg/ngày/con)

10 – 15
1,3
0,75
0,35

5–8
0,3
0,25
0,15

Nguồn: Conway and Pretty, 1991
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


* Chất thải của trâu, bò
Tại Ấn Độ, hầu hết chất thải từ trâu bò được sử dụng làm biogas do thành
phần này có tính chất đồng nhất cao, tỷ lệ C:N của chất thải gần như tối ưu
(30:1), thuận lợi cho quá trình phân huỷ sinh học. Theo ước tính, mỗi ngày Ấn
Độ có khoảng 2 triệu tấn chất thải phát sinh chủ yếu từ trâu bò. Nếu như chỉ có 1
nửa khối lượng này được sử dụng để chuyển hoá thành biogas thì lượng khí sinh
ra có mức năng lượng tương đương 80 triệu tấn than đá. Thành phần chất thải
của trâu bò (tính theo phần trăm khối lượng) bao gồm tổng chất rắn (TS) là
17,63%; chắn rắn bay hơi (VS) là 13,65%; thành phần hữu cơ (OC) 44,01%; tổng
Nitơ 1,37%; tỷ lệ C:N = 32,1; pH = 5,0.
* Chất thải của lợn
Tỷ lệ C:N trong chất thải của lợn thấp hơn so với trâu bò, tỷ lệ này dao động
trong khoảng (13 – 15):1. Do tỷ lệ C:N thấp nên để tăng hiệu quả của quá trình sản
sinh khí biogas người ta thường bổ sung thêm một số thành phần khác trong nguồn
nguyên liệu đầu vào của hầm ủ. Thành phần hỗn hợp có thể bao gồm:
- 60% phân lợn, 20% phân trâu bò và 20% chất thải từ trồng trọt (lá cây,
cỏ cắt xén, …), hoặc 60% phân lợn, 25% phân trâu bò và 15% chất thải từ trồng
trọt; hoặc 63% phân lợn, 25% phân trâu bò và 12% phân gà.
* Chất thải từ gia cầm
Loại chất thải này có tỷ lệ C:N thấp, khoảng 9:1, do đó khi sử dụng cần bổ
sung thêm các thành phần chất thải khác.
Thành phần, tính chất của các loại chất thải có sự khác nhau giữa các loại
gia súc. Yếu tố này sẽ quyết định khả năng phân huỷ sinh học và khả năng sản

sinh biogas. Các số liệu được thống kê và so sánh được trình bày trong bảng 2.2.
Bảng 2.2 Tính chất của chất thải vật nuôi
Loại chất thải
Trâu bò
Ngựa
Lợn
Cừu

Tỷ lệ C:N

%H2O

KgVS/con/ngày

25 – 30
25
14
20

78-80
75
82
68

4,2
2,7
-

Nước thải
(lít/con/ngày)

37,3
28,3
-

Nguồn: Conway and Pretty, 1991

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Ngoài chất thải động vật, thực vật cũng là nguồn nguyên liệu được sử
dụng để sản xuất biogas và phân bón sinh học. Ví dụ, một kg chất thải từ các vụ
thu hoạch và bèo tây có thể tạo thành 0,037 và 0,045 m3 biogass. Các loại nguyên
liệu hữu cơ khác nhau sẽ có tính chất hoá sinh khác nhau và do đó, khả năng tạo
ra biogas của chúng cũng khác nhau. Hai hoặc nhiều loại nguyên liệu có thể được
sử dụng kết hợp để đảm bảo các yêu cầu cơ bản cho quá trình phân huỷ sinh học
tạo ra khí.
Thành phần chất thải bao gồm phần rắn (phân), phần lỏng (nước tiểu của
vật nuôi, nước dội rửa chuồng) và vật liệu lót chuồng, rác, rau, cỏ, … đặc tính và
tỷ lệ tương ứng các thành phần này theo đổi nhiều hay ít tuỳ thuộc vào loại động
vật, thức ăn, hình thức chuồng trại,… Rơm và cây cỏ thường được sử dụng để lót
chuồng chứa một lượng lớn cacbon, đặc biệt là dạng xenlulo, một lượng nhỏ nitơ
và khoáng chất. Thành phần protein trong phân cung cấp môi trường đủ chất dinh
dưỡng để các vi sinh vật phát triển.
2.1.2. Mô hình dòng chảy chất thải chăn nuôi
Dòng chảy nguy cơ ô nhiễm chất thải chăn nuôi đến môi trường xung quanh
ở một trang trại chăn nuôi được phác họa trong mô hình 2.1.
Có thể thấy rõ rằng các chất thải từ trang trại chăn nuôi có đủ cả 3 nhóm là
rắn, lỏng và khí. Các nguồn phát thải này không chỉ đến từ khu vực chuồng trại

chăn nuôi gia súc, khu vực lưu trữ và xử lý chất thải mà còn tác động đến môi
trường cả trong quá trình vận chuyển và bón ra ngoài đồng.
Nghiên cứu dòng chảy nguy cơ ô nhiễm chất thải chăn nuôi có vai trò quan
trọng trong việc đề xuất các giải pháp hạn chế ô nhiễm do chất thải chăn nuôi.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


Mầm bệnh
Ammonia
Mùi
Khí gây hiệu ứng nhà kính

Chất thải rắn

Chuồng gia súc

Bán

Chất thải lỏng

Mầm bệnh
Đồng ruộng
Ao cá
Ống
Chảy tràn

Sông, hồ, mương

thoát…
Rửa trôi Nitrate

Phú dưỡng
nguồn nước

Tích lũy kim loại nặng
,

,

Hình 2.1. Dòng chảy nguy cơ ô nhiễm chất thải tại một trang trại chăn nuôi
điển hình ở Việt Nam (Sommer and Jensen, 2006, unpublished data)
2.1.3. Tính chất và đặc điểm chung của từng loại chất thải chăn nuôi
Chất thải rắn chủ yếu là các thành phần không được hấp thu của thức ăn còn
dư thừa và được đào thải ra ngoài theo phân. Đây là nguồn dinh dưỡng quan
trọng cho vi sinh vật phân giải lên men hình thành nhiều loại khí và khoáng chất.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


Những chất khoáng này rất cần thiết cho cây trồng. Chất thải rắn bào gồm phân,
thức ăn thừa, xác động vật chết, phủ tạng không được sử dụng, một số vật dụng
nhỏ trong chăn nuôi (Vu Đinh Vương et al., 2007). Tại lò mổ gia súc một lượng
lớn chất thải rắn được thải ra mà ít được quan tâm xử lý. Đây là nguồn chất thải
mang nhiều nguy cơ lây lan bệnh tật và gây mất an toàn vệ sinh thực phẩm. Chất
thải rắn từ các lò mổ thường là chất chứa trong đường tiêu hóa, phủ tạng không
sử dụng được, lông động vật và một số vật dụng khác. Trong thực tế phần chất
thải rắn trong chăn nuôi thường được tách riêng để xử lý.

Tỷ lệ các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật trong chất thải rắn phụ thuộc vào khẩu
phần ăn, giống, loài gia súc và cách dọn vệ sinh. Trong chất thải rắn chứa 56-83%
nước, 1-26% chất hữu cơ, 0,32-1,6% nitơ, 0,25-1,4% phốt pho, 0,15-0,95% kali và
nhiều loài vi khuẩn, virus, trứng kí sinh trùng gây bệnh cho người và động vật.
Chất thải lỏng bao gồm nước phân, nước tiểu, nước rửa chuồng trại, thuốc
thú y, hóa chất lỏng, dung dịch xử lý chuồng trại. Nước phân là nước từ đống
phân chuồng chảy ra, phần lớn là nước tiểu của gia súc có hòa lẫn các chất hòa
tan của phân nguyên với một phần nước có nguồn gốc từ nước uống, nước tắm,
nước rửa chuồng gia súc. Tại lò mổ một lượng lớn nước được sử dụng cho hoạt
động giết mổ và được thải vào môi trường cùng với các chất thải rắn mà không
được tách riêng để xử lý. Thành phần nước thải từ các trang trại chăn nuôi gia
súc gồm chất hữu cơ chủ yếu là cellulose, protein, acid béo, carbonhydrate hầu
hết đều là những chất dễ phân hủy, vi sinh vật E. Coli, Salmonella, giun sán... và
chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối...
Thành phần chất thải lỏng từ chăn nuôi ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như quy
mô chăn nuôi, phương pháp vệ sinh, kiểu chuồng...
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển động vật đã thải ra lượng lớn chất
thải khí gây nguy hại một trong số đó là khí metan. Sau khi thải ra ngoài môi
trường chất thải rắn và chất thải lỏng tiếp tục được lên men phân giải thành nhiều
chất khí khác nhau. Từ chất thải chăn nuôi tạo ra khoảng 65% lượng khí nitơ oxit
(N2O) trong không khí. Đây là loại khí có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính gấp
296 lần so với khí CO2. Theo nghiên cứu của Hur et al. (2004), trong chất thải
của chăn nuôi lợn chứa tới 9% lượng khí CO2, 37% lượng khí metan (CH4) - khí
có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính gấp 23 lần khí CO2. Điều này cho thấy chất
thải chăn nuôi là một yếu tố quan trọng làm tăng hiệu ứng nhà kính.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7

Schiffman et al. (2001) đã phát hiện được 331 hợp chất mùi khác nhau từ
chất thải của lợn. Thông thường người ta phân chia các chất gây mùi ra làm bốn
nhóm chính: (1) các hợp chất có chứa S, (2) các hợp chất phenol và indol, (3) các
hợp chất axít béo bay hơi (VFA), và (4) ammonia và các amine bay hơi (Le et
al., 2005; Mackie et al., 1998). Các hợp chất mùi chủ yếu được sinh ra do quá
trình chuyển hóa vi sinh vật các thành phần thức ăn trong ruột già của lợn và
chuyển hóa vi sinh vật các hợp chất trong phân.
2.2 XỬ LÝ CHẤT THẢI BẰNG BIOGAS
2.2.1. Nguyên lý của quá trình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas
Biogas (khí sinh học) là một loại khí được sinh ra khi chất thải động vật,
các chất hữu cơ, phụ phẩm nông nghiệp bị lên men trong điều kiện kỵ khí. Vi
sinh vật phân huỷ các chất tổng hợp và khí được sinh ra. Biogas là một hỗn hợp
bao gồm metan, cacbon dioxit, nitơ, hydro sunfua, ...
Tình trạng ô nhiễm môi trường bởi chất thải trong chăn nuôi là vấn đề cấp
bách cần được quan tâm, giải quyết hiện nay. Vì vậy, đi đôi với việc khuyến
khích chăn nuôi để phát triển kinh tế, đáp ứng nhu cầu thực phẩm nguồn gốc
động vật đang gia tăng của xã hội, vấn đề bảo vệ môi trường là một trong những
ưu tiên hàng đầu. Chỉ có như vậy chăn nuôi mới phát triển một cách bền vững,
góp phần tăng thu nhập cho người nông dân, đảm bảo an sinh xã hội.
Xử lý chất thải chăn nuôi, chất thải của các lò mổ bằng hệ thống hầm biogas đã
được nhiều nơi thực hiện. Về nguyên lý, biogas (khí sinh học) là một loại khí được
sinh ra từ chất thải động vật và xác động thực vật, khi lên men trong điều kiện yếm
khí. Vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ và khí được sinh ra. Biogas là hỗn hợp các
khí metan (CH4), carbonic (CO2), nitrogen (N2) và sulfur hydrogen (H2S) và một
số khí khác. Thành phần chủ yếu là khí metan (60-70%). 1m3 khí với mức 6000
calo có thể tương đương với 1 lít cồn, 0,8 lít xăng hay 2,2 kWh điện năng.
Có thể nói biogas sẽ là một trong những nguồn năng lượng chính và an toàn
trong tương lai nhằm giải quyết chất đốt sinh hoạt, bảo vệ môi trường và bảo vệ
sức khỏe cho cộng đồng. Biogas còn được sử dụng cho đèn thắp sáng, lò sấy,
máy sấy, đèn sưởi, bình nước nóng, tủ lạnh chạy bằng gas, chạy máy phát điện…

Các chất thải của hệ thống biogas là nguồn phân bón có giá trị dinh dưỡng cao
cho cây trồng thay thế một lượng lớn phân hóa học. Điều quan trọng là phân gia
súc sau khi bị lên men yếm khí đã loại trừ được các vi khuẩn gây bệnh cho con
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


người, động vật. Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh
học là một giải pháp để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp
nguồn chất đốt, nguồn năng lượng rất hiệu quả ở nông thôn nước ta.
Nguyên lý của quá trình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas là quá trình
phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ và vô cơ phân tử. Quá trình này được thực
hiện trong điều kiện không có oxy và sự có mặt của những vi sinh vật kỵ khí
(Bryant et al., 1967; Werner et al., 2000).
Quá trình phân giải kỵ khí có thể được chia thành các giai đoạn:
- Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysaccaride, chất béo...
- Lên men các axít amin và đường.
- Phân hủy kỵ khí các axít béo mạch dài và rượu (alcohol).
- Phân hủy kỵ khí các axít béo dễ bay hơi (ngoại trừ acetic).
- Hình thành khí metan từ acetic.
- Hình thành khí metan từ hydrogen và CO2.
Các quá trình này có thể gộp thành 4 giai đoạn, xảy ra đồng thời trong quá
trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ.
(i) Giai đoạn 1 (thủy phân): trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme
do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharides,
protein, lipid) chuyển hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan
(đường, các axít amin, axít béo). Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân hủy của
cơ chất, trong đó chất béo thủy phân rất chậm (Ross and Walsh, 1996).

(ii) Giai đoạn 2 (axít hóa): Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển
hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như axít dễ bay hơi, alcohol, lactic,
methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các axít có thể làm
pH giảm xuống 4,0.
(iii) Giai đoạn 3 (acetic hoá - acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hóa các
sản phẩm của giai đoạn axít hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
(iv) Giai đoạn 4 (metan hóa - metanogenesis): Đây là giai đoạn cuối của quá
trình phân huỷ kỵ khí. Acetic, H2, CO2, axít fomic và metanol chuyển hóa thành
CH4, CO2và sinh khối mới. Trong 3 giai đoạn trước (thuỷ phân, axít hóa và acetic
hóa), COD hầu như không giảm, COD chỉ giảm trong giai đoạn tạo metan
(Fardeau et al., 1987; John, 2000).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


Bảng 2.3. Nhóm vi sinh vật tham gia quá trình acetogenesis
Vi khuẩn

Sản phẩm (axít) tạo được

Bacillus cereus
Bacillus knolkampi
Bacillus megaterium
Bacterodies succigenes
Clostridium carnefectium
Clostridium cellobinharus
Clostridium dissolves
Clostridium thermocellaseum
Pseudomonas

Ruminococcus sp.

acetic, lactic
acetic, lactic
acetic, lactic
acetic, succinic
formic, acetic
lactic, ethanol, CO2
formic, acetic
lactic, sucinic, ethanol
formic, acetic, lactic, succinic, ethanol
formic, acetic, succinic

Các vi sinh vật tham gia trong các giai đoạn của quá trình phân giải kỵ khí
thuộc nhóm biến dưỡng cellulose, hầu hết các vi khuẩn này có các enzyme
cellulase, chúng tập trung vào các nhóm Clostridium, Plectridium, Caduceus,
Endosponus, Terminosponus (Prevot, 1971).
Bảng 2.4. Nhóm vi khuẩn tham gia quá trình metanogenesis
Vi khuẩn
Methanobacterium omelianskii
Methanopropionicum
Methanoformicum
Methanosochngenii
Methanosuboxydans
Methanosarcina barkerli
Methanococcusvanirielli
Methanorumin anticum
Methanococcusmazei
Methanosarcinamethanica

Sản phẩm cơ chất
CO2, H2, rượu bậc I và rượu bậc II
propionic
H2, CO2, formic
acetic
butyric, valeric, capropionic
CO2, H2, acetic, methanol
H2, formic
H2, formic
acetic, butyric
acetic, butyric
(Nguồn: Kessler and Leigh, 1999)

Các phản ứng sinh hóa chủ yếu xảy ra trong quá trình lên men yếm khí
trong hầm biogas như sau:
Hợp chất cao phân tử

CO2 + H2 + CH3COO- + C2H5COOH +

C3H8COOH
CH3COO- + H2O

CH4 +HCO3- + Q

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


4H2 + HCO3- +H2O

CH4 + H2O + Q

4H2 + H+ + HCO3-

CH4 + 3H2O

từ formic
CH4 + 3HCO3- + 3H+

4HCOOH
HCOOH

H2 + CO2

từ acetic
CH3COO- +H2O

CH4 +3HCO3-

từ propionic
C2H5COO- +2H2O

CH3COO- +3H2 + CO2

C2H5COO- + 2H2O

7/4 CH3COO- + 5/4 H2O +3/2 H2O

4H2 + H+ + HCO3-

CH4 + 3H2O

từ formic
CH4 + 3HCO3- + 3H+

4HCOOH
HCOOH

H2 + CO2

từ acetic
CH3COO- +H2O

CH4 +3HCO3-

từ propionic
C2H5COO- +2H2O

CH3COO- +3H2 + CO2

C2H5COO- + 2H2O

7/4 CH3COO- + 5/4 H2O +3/2 H2O (Speece, 1996).

Protein

Axít amin
Amoniac

Chất
hữu
cơ

Hydratcacbon

Chất béo và dầu

Đường đơn

Axít beo bay
hơi

Tế bào vi
khuẩn

CO2 + CH4

Acetate

Axít béo
mạch dài
H2 + CO2

Giai đoạn phân hủy

Giai đoạn

Giai đoạn tạo

Các chất hữu cơ

tạo axít

methan

Hình 2.2. Cơ chế sinh trong lên men yếm khí chất hữu cơ
(Nguồn: John, 2000)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


2.2.2. Tiềm năng sinh biogas của chất thải chăn nuôi
Chất thải ở trang trại chăn nuôi bao gồm chất thải của vật nuôi (phân và nước
tiểu) là chủ yếu, có lẫn thêm chất độn chuồng, nước rửa chuồng, thức ăn thừa, rơi
vãi. Về bản chất các hợp chất hữu cơ từ nguồn chất thải chăn nuôi đều có tiềm năng
sinh khí và có thể làm nguyên liệu sinh khí biogas. Có thể phân chia theo nguồn gốc:
nguyên liệu có nguồn gốc động vật và nguyên liệu có nguồn gốc thực vật. Nguyên
liệu có nguồn gốc động vật (gồm phân và nước tiểu) từ gia súc, gia cầm, nước rửa
chuồng...Các loại phân do đã được xử lý qua bộ máy tiêu hóa của gia súc, gia cầm
nên dễ phân hủy và nhanh chóng sinh khí biogas. Tuy vậy thời gian phân hủy của
chúng không dài và tổng sản lượng khí thu từ 1 kg phân cũng không lớn. Trong khi
đó nguyên liệu có nguồn gốc thực vật có thời gian phân hủy dài hơn. Bảng 2.5. trình
bày ước tính lượng chất thải hàng ngày của gia súc, gia cầm.
Bảng 2.5. Ước tính khối lượng chất thải hàng ngày của gia súc, gia cầm
ở Việt Nam
Tên gia súc, gia cầm
Bò
Trâu

Dê/cừu
Lợn
Gia cầm

Khối lượng chất thải thải ra hàng ngày
(kg/ngày/con)
Phân
Nước tiểu
15-20
6-10
18-25
8-12
1,5-2,5
0,6-1,0
1,2-3,0
4-6
0,02-0,05
0
Nguồn Lê Văn Căn 1982/ Phân chuồng,NXB Nông nghiệp

Sản lượng và đặc tính của nguyên liệu chất thải của vật nuôi ảnh hưởng lớn
đến hiệu suất sinh khí. Sản lượng khí biogas sinh ra thay đổi theo loại nguyên
liệu, chất lượng nguyên liệu, nhiệt độ môi trường và phương thức vận hành. Đặc
tính của nguyên liệu tùy thuộc loại, đối tượng, tuổi của vật nuôi, khẩu phần thức
ăn, chế độ quản lý. Ví dụ cùng là chất thải chăn nuôi của lợn nhưng chất thải của
lợn ăn thức ăn công nghiệp cho nhiều khí hơn chất thải của lợn ăn thức ăn tự tạo
(do thức ăn tự tạo có hàm lượng xơ trong khẩu phần cao hơn); mùa hè sinh nhiều
khí biogas hơn mùa đông; thời gian lưu giữ nguyên liệu càng lâu thì càng nhiều
khí. Phân gia súc như trâu, bò, lợn phân hủy nhanh hơn phân gia cầm, nhưng sản
lượng khí của phân gia cầm lại cao hơn....Người ta gọi sản lượng khí thu được

hàng ngày từ 1 kg nguyên liệu qua quá trình lên men yếm khí là hiệu suất sinh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12


khí của nguyên liệu. Bảng 2.6. trình bày một số giá trị trung bình về hiệu suất
sinh khí của một vài hệ thống sinh biogas phổ biến hiện nay tại Việt Nam.
Bảng 2.6 Hiệu suất sinh khí của chất thải chăn nuôi (lít/ngày/kg)
Loại nguyên liệu
Chất thải (slurry) của bò
Chất thải của trâu
Chất thải của dê/cừu
Chất thải của lợn
Chất thải của gà
Rác rau xanh

Sản lượng

Loại nguyên liệu

Sản lượng

35
33

Phân bò
Phân trâu

42

39

40
63
74
30-40

Phân dê/cừu
Phân lợn
Bèo tây
Rơm, rạ khô

49
130
18
180

2.2.3. Ảnh hưởng của kỹ thuật biogas đến mầm bệnh ký sinh trùng và một
số vi khuẩn gây bệnh
Số lượng các sinh vật đơn bào trong dòng chảy chất thải chăn nuôi thường
bắt nguồn từ động vật bị bệnh. Cryptosporidium và Giardia được tìm thấy ở mật
độ cao trong chất thải và các giai đoạn trong dòng lưu chuyển chất thải (Stern,
1996). Nghiên cứu của Stern (1996) theo dõi trên nhiều hệ thống nông nghiệp
và khu vực đô thị gần lưu vực sông cho thấy tỷ lệ dương tính cao với hai loại ký
sinh trùng trên. Trong chất thải từ nông nghiệp có 30,2% dương tính với Giardia,
32,2% mẫu dương tính với Cryptosporidium. States et al. (1997) cũng cho
thấy mức độ rất cao Cryptosporidium và Giardia trong các mẫu thu thập từ hệ
thống cống rãnh của các trang trại chăn nuôi (trung bình là 28,81 cysts/ 100 ml
cho Giardia và 2,01 oocysts/100 ml cho Cryptosporidium).
Động vật nguyên sinh đã được phát hiện trong hầu như tất cả các mẫu thu

thập từ nguồn nước tràn ra ở các trang trại. Như vậy, nguy cơ lây nhiễm các loài
kí sinh trùng từ chất thải chăn nuôi cho con người là rất lớn. Trong khi đó hệ
thống xử lý chất thải biogas không chỉ làm giảm lượng chất thải chăn nuôi tràn ra
những vùng lân cận khi gặp trời mưa mà còn có tác dụng tiêu diệt nhiều loài kí
sinh trùng gây bệnh.
Điều kiện yếm khí của hệ thống biogas đã có tác dụng tiêu diệt nhiều loài kí
sinh trùng. Trong quá trình phát triển đa số kí sinh trùng gây bệnh đều sống trong
điều kiện hiếu khí. Một số khác bị tiêu diệt do không có khả năng thích nghi
trong điều kiện của hệ thống biogas do môi trường không thuận lợi (hàm lượng
các chất khí độc cao như H2S, NH3, CH4... không có oxy). Nhiệt độ cũng là yếu
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13


tố không thuận lợi cho ký sinh trùng phát triển. Nhiệt độ trong hệ thống biogas
thường lên đến 50-550C đây là nhiệt độ có thể tiêu diệt nhiều loài kí sinh trùng
(Teodorita et al., 2008). Theo Lebuhn et al. (2008) thì 99% trứng giun sán bị tiêu
diệt trong hệ thống biogas.
Chất thải chăn nuôi chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh cho người và
gia súc (Pitt, 2007). Ngoài việc sử dụng các biện pháp làm tăng hoạt động của vi
sinh vật trong chất thải (ủ, ủ có bổ sung thêm các vi sinh vật, phương pháp làm
phân bokashi, ủ yếm khí ...), hệ thống biogas được ứng dụng không chỉ làm giảm
nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do giảm lượng khí CH4 đào thải vào không khí
mà trong điều kiện của biogas thì nhiều loài vi sinh vật gây bệnh cũng bị tiêu
diệt. Trong điều kiện của hệ thống biogas chỉ có những vi sinh vật yếm khí phát
triển mạnh để lên men phân giải các chất dinh dưỡng dư thừa. Vi sinh vật hiếu
khí thường không có điều kiện thuận lợi để phát triển. Chính vì vậy, sử dụng hệ
thống biogas để xử lý chất thải có thể tiêu diệt đa số các vi sinh vật hiếu khí (E.
Coli, Salmonella, Coliform...).

Trong những năm qua tình hình dịch bệnh trên gia súc ngày càng ra tăng
trên toàn thế giới. Đặc điểm bệnh lây lan nhanh, khó kiểm soát nhất là những
bệnh lây lan giữa người và gia súc. Chính vì vậy việc tìm kiếm những giải pháp
làm giảm nguy cơ lây lan dịch bệnh là rất đáng quan tâm.
Trong khi hệ thống biogas đã thể hiện được ưu điểm của nó trong vai trò
làm giảm ô nhiễm môi trường, giảm tình trạng lây lan bệnh tật. Trong phân có
thể chứa một số vi khuẩn, virus, khi sử dụng trực tiếp phân làm phân bón sẽ có
nguy cơ tiềm năng lây bệnh sang người. Do đó, chất thải từ hệ thống biogas được
sử dụng làm phân bón ở dạng đã tiêu hóa có lợi thế giảm nguy cơ lây lan bệnh
cho người và gia súc khác (Mohamed, 2009). Theo Lebuhn et al. (2008) vi khuẩn
gây hại trong phân và chất thải chăn nuôi bị phân hủy cùng với chất hữu cơ thành
khí gas và nước trong hầm biogas.
2.2.4. Ưu điểm và hạn chế của xử lý chất thải chăn nuôi bằng kỹ thuật biogas
2.2.4.1 Ưu điểm
Một trong những vấn đề môi trường chính hiện nay là sự gia tăng sản xuất
các chất thải hữu cơ. Ở nhiều nước, quản lý chất thải bền vững cũng như phòng
chống và giảm chất thải đã trở thành ưu tiên chính, đó là một trong những chính
sáchgóp phần tích cực trong nỗ lực chung để giảm thiểu ô nhiễm và phát thải khí
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 14